(57)【要約】【課題】電磁誘導加熱も可能な調理鍋において、熱伝導性がよく良好な調理結果を得るとともに、軽量化を実現して使い勝手を向上し、かつ腐食が生じない調理鍋を提供する。【解決手段】炭素材料を主成分とし、炭素材料に合成樹脂を添加した複合材料を基材１０として成形して構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素材料を主成分とし、前記炭素材料に合成樹脂を添加した複合材料を基材として成形した調理鍋。
【請求項２】
炭素材料は、グラファイトであることを特徴とした請求項１記載の調理鍋。
【請求項３】
炭素材料は、炭素繊維であることを特徴とした請求項１記載の調理鍋。
【請求項４】
炭素材料は、グラファイトと炭素繊維の混合物であることを特徴とした請求項１記載の調理鍋。
【請求項５】
内面に非粘着性のコーティングを施した請求項１〜４のいずれか１項に記載の調理鍋。
【請求項６】
外面に保護コーティングを施した請求項１〜４のいずれか１項に記載の調理鍋。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導加熱も可能な調理鍋に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、広く世間一般に市販されている調理鍋は、アルミニウム、ステンレス、チタン、鉄、あるいはこれらを組み合わせた複合材を基材として製造されている。
【０００３】
近年、良好な調理性能を得るために、調理鍋は厚板化、多層化する傾向が見られるが、調理鍋の基材を構成する材料はいずれも金属材料であるため重く、特に、調理時の熱伝導の向上を目的にステンレスや鉄、アルミニウムなどが多層に張り合わされている鍋は重量が重くなる傾向が見られる。
【０００４】
また、アルミニウムは軽金属であるために金属材料の中にあっては比重が比較的小さい材料であるが、良好な熱伝導を実現するために板厚を厚くする傾向があり、特に、熱伝導率が低い合金系のアルミニウム鍋では４ｍｍ以上の板厚を有する調理鍋も見受けられる。
【０００５】
さらに、従来、電磁誘導加熱機器上で使用する調理鍋においては、フェライト系ステンレス等の磁性金属を調理鍋基材の外側に配し、その内側にアルミニウムを積層したり、あるいは、場合によってはさらにその内面にステンレスを積層しているものなどがあり、厚板化、多層化の傾向が一層顕著である（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
特許文献１には、従来の電磁誘導加熱鍋が開示されているが、これは熱伝導率が大きい金属材と、この金属材の両面にこれよりも熱伝導率の小さい金属材を配した３層のクラッド材を用いた電磁誘導加熱鍋である。
【０００７】
市販品の例として、電磁誘導加熱式炊飯器の調理鍋の中には、外面は電磁誘導加熱を行うために、板厚０．５ｍｍの磁性ステンレス材で構成し、内側は良好な熱伝導を得るために板厚６．５ｍｍのアルミニウム材を組み合わせたものなどが見られるが、こうしたものは板厚が厚く、重い調理鍋となっている。
【特許文献１】特開平１１−４０３３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、近年、良好な調理性能を得るために、熱伝導を効率的に行うために、調理鍋は厚板化、多層化する傾向が見られる。
【０００９】
しかしながら、調理鍋の基材を構成する材料はいずれも金属材料であるために重く、特に、調理時の熱伝導の向上を目的にステンレスや鉄、アルミニウムなどが多層に張り合わされている鍋は重量が重く、使い勝手が悪いものとなっていた。
【００１０】
また、比較的軽量なアルミニウム製の調理鍋であっても、良好な熱伝達を実現するために板厚を厚くする傾向があり、特に、合金系の熱伝導率が低いアルミニウム鍋では４ｍｍ以上の板厚を有する調理鍋も見受けられ、やはり、重く、使い勝手が悪い鍋となっていた。
【００１１】
さらに、電磁誘導加熱用の調理鍋においては、磁性金属とアルミニウム等の熱良導性金属を積層するものであり、厚板化、多層化の傾向が一層顕著であり、重く、使い勝手の悪い鍋となっていた。
【００１２】
また、上述のごとき金属製の調理鍋は、金属製であるが故に腐食し、時には調理鍋に貫通孔が空いたり、錆による変色を生じたりして、実用的、外観的、あるいは衛生的にも好ましくない状況になる問題がある。
【００１３】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、熱伝導性がよく良好な調理結果を得るとともに、軽量化を実現して使い勝手を向上し、かつ腐食が生じない調理鍋を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は上記目的を達成するために、炭素材料を主成分とし、炭素材料に合成樹脂を添加した複合材料を基材として成形したものである。
【００１５】
これにより、比重が小さく、熱伝導性に優れた炭素材料を基材とするので、熱伝導性がよく良好な調理結果を得ることができるとともに、軽量化を実現して使い勝手を向上することができ、かつ基材に金属を使用しないため腐食が生じない調理鍋を提供することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の調理鍋は、炭素材料を基材とすることにより、熱伝導性がよく良好な調理結果を得ることができるとともに、軽量化を実現して使い勝手を向上することができ、かつ基材に金属を使用しないため腐食が生じない調理鍋を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
第１の発明は、炭素材料を主成分とし、前記炭素材料に合成樹脂を添加した複合材料を基材として成形したものであり、炭素材料に、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、フッソ樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を初めとする各種耐熱樹脂を添加した複合材料を圧縮成形、移載成形、射出成形等の手法により鍋形状に成形することで、熱伝導性がよく良好な調理結果を得ることができるとともに、軽量化を実現して使い勝手を向上することができ、かつ基材に金属を使用しないため腐食が生じない調理鍋を提供することができる。
【００１８】
第２の発明は、上記第１の発明において、炭素材料は、グラファイトであることを特徴としたものであり、軽量で、熱伝導性がよい調理鍋とすることができるとともに、特に、グラファイトフレークを炭素材料として用いた場合には、その異方性を利用して、面方向と厚さ方向の熱伝導率に差を付け、良好な熱拡散を実現することができる。
【００１９】
第３の発明は、上記第１の発明において、炭素材料は、炭素繊維であることを特徴としたものであり、軽量で、熱伝導性がよい調理鍋とすることができるとともに、炭素繊維の強靭な性質により、強度が高く、耐久性の高い調理鍋とすることができる。
【００２０】
炭素繊維としては特に限定はないが、ポリアクリルニトリル（ＰＡＮ）系の炭素繊維を用いると、ピッチ系の炭素繊維を用いた場合よりも高強度が得られる一方、ピッチ系を用いた場合には比較的高い熱伝導率が得られる。
【００２１】
第４の発明は、上記第１の発明において、炭素材料は、グラファイトと炭素繊維の混合物であることを特徴としたものであり、軽量で、グラファイトの有する良好な熱伝導性と炭素繊維の強靭性を有する調理鍋とすることができる。
【００２２】
第５の発明は、上記第１〜４のいずれか１つの発明において、内面に非粘着性のコーティングを施したものであり、調理物のこびりつきが少なく、使い勝手がよい調理鍋とすることができる。
【００２３】
第６の発明は、上記第１〜４のいずれか１つの発明において、外面に保護コーティングを施したものであり、外面コーティングを施すことにより、基材を保護し、耐久性の高い調理鍋とすることができる。
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２５】
（実施の形態１）
本発明の調理鍋として、炊飯器に着脱自在に収納される調理鍋について説明する。
【００２６】
図１（ａ）は本発明の実施の形態１における調理鍋を具備した炊飯器の縦断面図、図１（ｂ）は同調理鍋の要部拡大断面図を示すものである。
【００２７】
図２に示すように、炊飯器本体１は、調理鍋２を着脱自在に収納し、調理鍋２を電磁誘導加熱コイル３により加熱するようにし、電磁誘導加熱コイル３の外方にフェライト４を配設している。蓋５は鍋２の上面を開閉自在に覆うもので、この蓋５に、調理鍋２の開口部を覆う内蓋６を着脱自在に取り付けるとともに、蒸気キャップ７を取り付けている。鍋底温度検知センサ８は、調理鍋２の温度を検知するもので、この鍋底温度検知センサ８の出力を加熱制御基板９に入力している。加熱制御基板９は、電磁誘導加熱コイル３への通電を制御して、炊飯および保温工程を実行するものであり、これらの工程はマイクロコンピュータによるプログラム制御により実行される。
【００２８】
この調理鍋２は、炭素材料を主成分とし、炭素材料に合成樹脂を添加した複合材料を基材１０として成形している。
【００２９】
基材１０は、粒子径１００〜３００μｍの天然グラファイト粉体を酸処理して加熱発泡処理を施した後、熱硬化性ポリイミド樹脂と重量比９：１の割合で混合し、これを圧縮成形することによって、ポリイミド樹脂が半硬化状態となった厚さ０．５ｍｍのシート状のグラファイト／ポリイミド混合材料とした。
【００３０】
つぎに、この厚さ０．５ｍｍのシート状混合材料を５枚積層し、３７０℃１．５ＭＰａで圧縮成形を実施し調理鍋形状とする。このとき、ポリイミド樹脂は圧縮成形中に熱硬化が進行する。
【００３１】
上記構成において作用を説明する。調理鍋２の基材１０は炭素材料を主材とした複合材料であり、その比重は１．６であるので、重量は同じ厚さで作製したステンレス製鍋の約１／５、アルミニウム製鍋の約３／５と軽く、使い勝手がよい調理鍋２とすることができる。
【００３２】
また、熱伝導率は約３００Ｗ／ｍ・ｋであり、ステンレスＳＵＳ３０４の約１８倍、アルミニウムＡ１１００の約１．４倍の熱伝導率となり、高い熱伝導性を有するために、良好な調理結果を得ることができる。
【００３３】
さらに、炭素材料を主材とした複合材料においては、透磁率はほぼ１であるが、比抵抗は６μΩｍであり、十分な導電性もあるために、電磁誘導加熱が可能であり、高い発熱が得られ良好な調理結果を得ることができる。
【００３４】
なお、本実施の形態においては、炭素材料である天然グラファイト粉体と樹脂材料であるポリイミドを重量比９：１の割合で混合して調理鍋に成形したが、炭素材料の混合比率は５０％以上、９５％以下とすることが望ましい。
【００３５】
これは、（表１）に示すように、炭素材料の比率が４０％以下となると熱伝導率がステンレスＳＵＳ３０４と同程度またはそれ以下となり、調理鍋２として十分な性能を維持できなくなることと、比抵抗が高くなりすぎるために、十分な電流が流れずに、電磁誘導加熱性能が不十分となるからである。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
また、炭素材料の比率が９５％を超えると強度の低下を生じる点と、炭素材料の表面脱落が多くなる点を考慮すると、９５％以下とすることが望ましい。
【００３８】
ここで、内面をステンレスＳＵＳ３０４、中層をアルミニウム、外面をステンレスＳＵＳ４３０製とした３層構造の電磁誘導加熱対応型の調理鍋を比較例１として、炭素材料を主材とした複合材料を基材１０とした調理鍋２と耐食性の比較実験を実施した。
【００３９】
耐食性の比較実験結果を（表２）に示すが、これはＪＩＳ５４００に準じた塩水噴霧試験を実施し、所定時間経過後の腐食状況を観察したものである。
【００４０】
【表２】
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【００４１】
（表２）に示すように、比較例では外面のステンレスに７２時間で赤錆が発生してしまうのに対して、炭素材料を主材とした複合材料を基材１０とした調理鍋２は塩水噴霧試験５００時間を経過しても腐食の発生は認められず、良好な耐食性が確認された。
【００４２】
なお、本実施の形態においては、樹脂材料にポリイミドを用い、炭素材料にグラファイトを用いたが、混合する樹脂材料の種類や比率、炭素材料の種類や熱処理の方法、あるいは、成形方法等の差異により本発明の調理鍋の比重は幾分変動するものの、概ね、その比重は１．３〜２．２であり、ステンレスＳＵＳ４３０の７．９よりはるかに低く、アルミニウムの２．７と比べても小さな値であり、軽量化を図ることができる。
【００４３】
さらに、混合する樹脂材料の種類や比率、炭素材料の種類や熱処理の方法、あるいは、成形方法等の差異により本発明の調理鍋の熱伝導率は変動するが、概ね、その熱伝導率は５０Ｗ／ｍ・ｋ以上であり、ステンレスＳＵＳ３０４の１６Ｗ／ｍ・ｋよりも高く、場合によっては２００Ｗ／ｍ・ｋ以上と、アルミニウム同等かそれ以上の熱伝導率を達成可能であり、良好な熱伝導が得られる。
【００４４】
また、炭素材料と樹脂との混合比率、炭素材料の種類、粒子径やフレーク径、あるいは、成形条件を変更することにより強度や熱伝導率を調整可能な他、炭素材料は電気伝導性を有するため、比抵抗や厚さを調整した上で、適当な周波数を選択すれば電磁誘導加熱も可能となり、電磁加熱調理器での使用が可能となる。
【００４５】
一般に、電磁誘導を行う調理鍋は金属材料であり、特に、透磁率の高い鉄やＳＵＳ４３０を代表とするフェライト系ステンレスなどの金属材料が電磁加熱調理用の調理鍋として広く用いられている。
【００４６】
これは、電磁誘導により調理鍋に発生する発熱Ｐが、調理鍋の比抵抗ρ、比透磁率μ、発振周波数ｆ、誘導コイルの巻数Ｎ、コイルの電流値Ｉとし、比例定数をａとしたき、以下の関係にあり、透磁率の高い材料が発熱に有利であるからである。
【００４７】
Ｐ＝ａ（ρμｆ）1/2（ＮＩ）2
しかしながら、比透磁率μが低い材料であっても、適度な導電性と比抵抗がある材料であれば、誘導加熱が可能になる上、調理器側で発振周波数や誘導コイル巻き数、電流値を選択すれば十分な発熱が得られる。例えば、比透磁率μが低く非磁性であるステンレス、ＳＵＳ３０４を基材とした調理鍋があるが、ＳＵＳ３０４は比抵抗が比較的高いために、電磁誘導加熱用の調理鍋として充分に実用的であり、実際にＳＵＳ３０４製の調理鍋を加熱可能な電磁誘導加熱調理器も市販されている。
【００４８】
上式において、発振周波数ｆ、誘導コイルの巻数Ｎ、コイルの電流値Ｉはいずれも調理器側での変更可能因子であり、また、比抵抗ρと比透磁率μは調理鍋２の基材材料由来の因子であり、調理鍋２の材料を工夫することにより比透磁率が低い基材であっても、電磁誘導加熱が可能となるため、炭素材料を基材とした本発明の調理鍋においても、比抵抗ρ、比透磁率μ、発振周波数ｆ、誘導コイルの巻数Ｎ、コイルの電流値Ｉを調節することによって電磁誘導加熱が可能となる。
【００４９】
また、最終成形品において樹脂成分が５０％を超えると、熱伝導率が悪化するため、調理鍋としての性能を十分に果たさなくなるので、最終成形品における炭素材料の比率は５０％以上とすることが望ましい。
【００５０】
以上のように、本実施の形態においては、炭素材料を主成分とし、炭素材料に合成樹脂を添加した複合材料を基材１０として成形したので、熱伝導性がよく良好な調理結果を得ることができるとともに、軽量化を実現して使い勝手を向上することができ、かつ基材に金属を使用しないため腐食が生じない調理鍋を提供することができる。
【００５１】
また、基材１０の炭素材料は、グラファイトであるので、軽量で、熱伝導性がよい調理鍋２とすることができるとともに、特に、グラファイトフレークを炭素材料として用いた場合には、その異方性を利用して、面方向と厚さ方向の熱伝導率に差を付け、良好な熱拡散を実現することができる。
【００５２】
（実施の形態２）
図１に示す調理鍋２は、基材１０を構成する炭素材料として直径約７μｍのピッチ系炭素繊維クロスとし、このピッチ系炭素繊維クロスをポリイミド樹脂に含浸し、炭素含有比率が重量比で５０％、厚さ０．２５ｍｍのプリプレグを作製し、作製したプリプレグを１０枚積層し、圧縮成形することにより調理鍋形状に成形した。他の構成は上記実施の形態１と同じである。
【００５３】
上記構成において作用を説明する。本実施の形態においては、調理鍋２の基材１０は炭素材料の中でも炭素繊維を主材とし、樹脂材料との複合材料であり、これにより熱伝導率が高く、強度も高い調理鍋２とすることができる。
【００５４】
この複合材料の熱伝導率は８４Ｗ／ｍ・ｋであって、ステンレスＳＵＳ３０４の３倍以上の熱伝導率が得られるため、熱伝導性がよく、良好な調理性能を得ることができるとともに、炭素繊維により複合材料の強度が向上し、その引張り強度は２２００ＭＰａとなり、アルミニウム１２００−Ｈ１８の引張り強度１７００ＭＰａ以上の強度が得られたため、丈夫で耐久性のある調理鍋２とすることができる。
【００５５】
以上のように、本実施の形態においては、基材１０の炭素材料は、炭素繊維であるので、軽量で、熱伝導性がよい調理鍋２とすることができるとともに、炭素繊維の強靭な性質により、強度が高く、耐久性の高い調理鍋２とすることができる。
【００５６】
なお、炭素繊維として、ポリアクリルニトリル（ＰＡＮ）系の炭素繊維を用いると、ピッチ系の炭素繊維を用いた場合よりも高強度が得られる。
【００５７】
（実施の形態３）
図１に示す調理鍋２は、基材１０を構成する炭素材料として、天然グラファイト粉末と直系約７μｍのピッチ系炭素繊維クロスを３：７の比率で混合した炭素材料を用い、この炭素材料に、上記実施の形態１と同様に、ポリイミド樹脂を重量比８：２の割合で含浸し、これを圧縮成形することによってポリイミド樹脂が半硬化状態となった厚さ０．５ｍｍのシート状のグラファイト／炭素繊維／ポリイミド混合材料とした。
【００５８】
つぎに、この厚さ０．５ｍｍの混合材料を５枚積層し、３７０℃１．５ＭＰａで圧縮成形を実施し調理鍋形状とする。このとき、ポリイミド樹脂は圧縮成形中に熱硬化が進行する。他の構成は上記実施の形態１と同じである。
【００５９】
上記構成において作用を説明する。本実施の形態においては、調理鍋２の基材１０の炭素材料は、熱伝導性に優れたグラファイトと強度向上に効果のある炭素繊維の混合材を主材とし、これに樹脂材料を加えた複合材料であるので、熱伝導率が高く、強度も高い調理鍋２とすることができる。
【００６０】
この複合材料の熱伝導率は１２０Ｗ／ｍ・ｋであり、ステンレスＳＵＳ３０４の５倍近い熱伝導率が得られるため、熱伝導性がよく、良好な調理性能を得ることができるとともに、炭素繊維により複合材料の強度が向上し、その引張り強度は１７００ＭＰａとなり、アルミニウム１２００−Ｈ１８の引張り強度１７００ＭＰａと同等の強度が得られたため、丈夫で耐久性のある調理鍋とすることができる。
【００６１】
以上のように、本実施の形態においては、基材１０の炭素材料は、グラファイトと炭素繊維の混合物であるので、軽量で、グラファイトの有する良好な熱伝導性と炭素繊維の強靭性を有する調理鍋２とすることができる。
【００６２】
（実施の形態４）
図２は、本発明の実施の形態４における調理鍋の要部断面図を示すものである。
【００６３】
図２に示すように、基材１０は、上記実施の形態１と同様に、炭素材料を主成分とし、炭素材料に合成樹脂を添加した複合材料とし、この基材１０を成形して調理鍋を構成している。調理鍋を構成する基材１０の内面に、非粘着性のコーティングとして、フッソ樹脂コーティング１１を施している。
【００６４】
すなわち、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、フッソ樹脂を主成分とする液状のプライマ塗料を塗装、乾燥後、フッソ樹脂であるＰＦＡ粉体塗料を塗装して、これを３８０℃１５分間焼き付けて厚さ５０μｍのフッソ樹脂コーティング１１とした。他の構成は上記実施の形態１と同じである。
【００６５】
上記構成において作用を説明する。調理鍋を構成する基材１０の内面にフッソ樹脂コーティング１１を施しているので、被調理物がこびり付かず、お手入れ性が良好で、使い勝手が良好な調理鍋とすることができるとともに、基材１０の複合材料に添加されている合成樹脂がポリイミド樹脂であり、プライマ中にもポリイミドが添加されていることから、基材１０とプライマの密着性がよく、耐久性の高いフッソ樹脂コーティングとすることができる。
【００６６】
以上のように、本実施の形態においては、調理鍋の内面に非粘着性のコーティングを施したので、調理物のこびりつきが少なく、使い勝手がよい調理鍋とすることができる。
【００６７】
（実施の形態５）
図３は、本発明の実施の形態５における調理鍋の要部断面図を示すものである。
【００６８】
図３に示すように、基材１０は、上記実施の形態１と同様に、炭素材料を主成分とし、炭素材料に合成樹脂を添加した複合材料とし、この基材１０を成形して調理鍋を構成している。調理鍋を構成する基材１０の外面に、保護コーティング１２を施している。この保護コーティング１２はアクリル／シリコーン系の塗料をスプレー塗装後、２００℃２０分間焼成して得られた厚さ２０μｍの皮膜である。他の構成は上記実施の形態１と同じである。
【００６９】
上記構成において作用を説明する。調理鍋を構成する基材１０の外面に施した保護コーティング１２にはシリコーンが添加されているため、非粘着性に優れているので、汚れが付着しにくい調理鍋とすることができるとともに、保護コーティング１２により調理鍋の傷付きを防止でき、耐久性の高い調理鍋とすることができる。
【００７０】
以上のように、本実施の形態においては、調理鍋の外面に保護コーティング１２を施したので、外面に施した保護コーティング１２により、調理鍋を構成する基材１０を保護し、耐久性の高い調理鍋とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上のように、本発明にかかる調理鍋は、炭素材料を基材とすることにより、熱伝導性がよく良好な調理結果を得ることができるとともに、軽量化を実現して使い勝手を向上することができ、かつ基材に金属を使用しないため腐食が生じない調理鍋を提供することができるので、電磁誘導加熱も可能な調理鍋として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１における調理鍋を具備した炊飯器の縦断面図（ｂ）調理鍋の要部拡大断面図
【図２】本発明の実施の形態４における調理鍋の要部断面図
【図３】本発明の実施の形態５における調理鍋の要部断面図
【符号の説明】
【００７３】
１０  基材
【図１】
2005168551.tif 000005
【図２】
2005168551.tif 000006
【図３】
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